Ο νέος κυνηγός εξωπλανητών CHEOPS

Αποστολή είναι να προσδιορίσει με ακρίβεια την πυκνότητα γνωστών εξωπλανητών

Στις 18 Δεκεμβρίου 2019, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) εκτόξευσε το διαστημικό τηλεσκόπιο CHEOPS, αποστολή του οποίου είναι να προσδιορίσει με ακρίβεια την πυκνότητα γνωστών εξωπλανητών που ανακαλύφθηκαν τα τελευταία χρόνια. Έξι εβδομάδες αργότερα, το πρωί της 29ης Ιανουαρίου, το κάλυμμα του τηλεσκοπίου άνοιξε και το CHEOPS παρατήρησε για πρώτη φορά τον έναστρο ουρανό. Σύμφωνα με τις σχετικές ανακοινώσεις, το τηλεσκόπιο βρίσκεται σε εξαιρετική κατάσταση και οι πρώτες του αστρονομικές παρατηρήσεις αναμένεται να αρχίσουν σε λίγες εβδομάδες.
Σύμφωνα με το αρχείο εξωπλανητών της NASA, ο αριθμός των επιβεβαιωμένων εξωπλανητών που ανακαλύφθηκαν μέχρι σήμερα ανέρχεται στους 4.108. Το CHEOPS, ωστόσο, δεν θα προσπαθήσει να ανακαλύψει νέους εξωπλανήτες. Αντιθέτως, θα εστιάσει την προσοχή του σε 500 περίπου από τους εξωγήινους αυτούς κόσμους, οι οποίοι είχαν ανακαλυφθεί από προηγούμενους κυνηγούς εξωπλανητών, όπως ήταν τα διαστημικά τηλεσκόπια Kepler και TESS της NASA, καθώς και το Corot του ESA, και οι οποίοι έχουν γνωστές μάζες που είναι μικρότερες από εκείνη του Ποσειδώνα. Ο βασικός στόχος της αποστολής του CHEOPS είναι να καταμετρήσει με ακρίβεια την ακτίνα τους. Δεδομένου ότι γνωρίζουμε ήδη την μάζα αυτών των εξωπλανητών, ο υπολογισμός της ακτίνας τους θα επιτρέψει στους αστρονόμους να εκτιμήσουν και την πυκνότητά τους, μία φυσική παράμετρο που «κρύβει» σημαντικές πληροφορίες για την σύσταση και την δομή τους και ειδικότερα για το εάν είναι βραχώδεις ή αέριοι πλανήτες, ή εάν διαθέτουν ωκεανούς.

Δεδομένου, όμως, ότι οι πλανήτες είναι ετερόφωτα σώματα, η απευθείας ανακάλυψη ενός εξωπλανήτη είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Οι πλανήτες, δηλαδή, δεν εκπέμπουν το δικό τους φως, αλλά ανακλούν εκείνο του άστρου τους. Αυτή, όμως, η εξαιρετικά αμυδρή αντανάκλαση συνήθως «χάνεται» δίπλα στην εκτυφλωτική λάμψη του μητρικού τους άστρου. Γι’ αυτό και οι περισσότεροι από τους εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν μέχρι σήμερα, εντοπίστηκαν με «έμμεσες» μεθόδους, οι σπουδαιότερες από τις οποίες βασίζονται είτε στην καταγραφή της βαρυτικής επίδρασης που ασκεί ένας εξωπλανήτης στο άστρο του, είτε στην παρατήρηση της μείωσης της λάμψης ενός άστρου, που προκαλείται όταν ένας εξωπλανήτης διέρχεται μπροστά από τον δίσκο του άστρου του.

Στην πρώτη περίπτωση, αντιδρώντας στην ανεπαίσθητη βαρυτική έλξη του αόρατου πλανήτη, το άστρο του διαγράφει την δική του μικροσκοπική τροχιά, γύρω από το κοινό κέντρο μάζας του πλανητικού συστήματος. Αν και η μετατόπιση αυτή δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα, με την βοήθεια ενός φασματογράφου μπορούμε να αναλύσουμε το αστρικό φως στα συστατικά του χρώματα, δημιουργώντας το χαρακτηριστικό «φάσμα» του άστρου με τις σκοτεινές του γραμμές. Καθώς, όμως, το άστρο κινείται γύρω από το κέντρο μάζας του συστήματος, πότε απομακρύνεται από το τηλεσκόπιό μας και πότε το πλησιάζει, με αποτέλεσμα να μετατοπίζονται και οι φασματικές του γραμμές: προς την μπλε περιοχή του φάσματος όταν το άστρο μας πλησιάζει, και προς την κόκκινη περιοχή όταν το άστρο απομακρύνεται από εμάς. Η περιοδική αυτή «ταλάντωση» των φασματικών γραμμών αποδεικνύει την ύπαρξη ενός εξωπλανήτη, ενώ με την κατάλληλη επεξεργασία και τις γνώσεις μας για την βαρύτητα μπορούμε να υπολογίσουμε την περίοδο περιφοράς του, την μάζα του, καθώς και την απόστασή του από το άστρο του. Αυτή η μέθοδος, ωστόσο, δεν μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για την ακτίνα του εξωπλανήτη.
Μπορεί, όμως, μία άλλη μέθοδος, αυτή των πλανητικών διαβάσεων, ένα είδος έκλειψης που προκαλείται όταν ένας πλανήτης «διαβαίνει» μπροστά από τον δίσκο του άστρου του. Αυτήν ακριβώς την μέθοδο θα χρησιμοποιήσει και το CHEOPS, το οποίο θα καταγράφει τις ανεπαίσθητες, αλλά περιοδικές μειώσεις της φωτεινότητας των άστρων, οι οποίες προκαλούνται κάθε φορά που ένας εξωπλανήτης διέρχεται ανάμεσα στο τηλεσκόπιο και το άστρο. Επειδή, μάλιστα, όσο μεγαλύτερος είναι ένας εξωπλανήτης, τόσο μεγαλύτερη είναι και η μείωση που προκαλεί στην φωτεινότητα του άστρου του, μπορούμε με αυτήν την μέθοδο να υπολογίσουμε και την διάμετρό του. Γνωρίζοντας, τέλος, την μάζα του, μπορούμε να εκτιμήσουμε και την πυκνότητά του.

Η αποστολή του CHEOPS αναμένεται να διαρκέσει 3,5 χρόνια.

Αλέξης Δεληβοριάς – https://www.eef.edu.gr/el/arthra/o-neos-kynigos-eksoplaniton-cheops/

Πηγές: https://physicsworld.com/a/european-space-agency-launches-cheops-exoplanet-mission/ –
https://cheops.unibe.ch/ – https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Cheops/Cheops_overview2